Cellekommunikation

Det Cellekommunikation er en proces, der består af intercellulær og intracellulær kommunikation. Information udveksles først mellem cellerne via messenger-stoffer. Inden i cellen overføres signalet derefter via receptorer og sekundære messenger-stoffer og endda amplificeres.

Hvad er cellekommunikation?

Cellekommunikation bruges til at transmittere eksterne stimuli gennem signaloverførsel mellem cellerne og i cellerne. Den eksterne signaloverførsel foregår via specielle messenger-stoffer, såsom hormoner, neurotransmitter-medieret eller ion-medieret elektrisk stimulus transmission, cellebundne overflademolekyler eller højmolekylære stoffer i det intercellulære rum.

Signalerne når indersiden af ​​cellen via receptorer eller såkaldte gap-forbindelser og udløser en kaskade af reaktioner afhængigt af transmissionsvejen. Anden messengers (sekundære messenger stoffer) dannes i cellen, som transmitterer signalet til målpunktet og samtidig forstærker det. En signalforstærkning finder sted, fordi et eksternt signal resulterer i dannelsen af ​​et stort antal anden messengers.

I modsætning til intercellulær kommunikation behandles signalerne i cellen og omdannes til en reaktion i intracellulær kommunikation. Her overføres informationen ikke fra celle til celle, men videresendes af kemiske budbringere med amplifikation til den cellulære destination. Hele denne proces med intracellulær kommunikation er også kendt som signaltransduktion.

Funktion & opgave

Intracellulær kommunikation i multicellulære organismer behandler signaler, der transmitteres af ekstracellulære messenger-stoffer såvel som med eksterne stimuli (hørsel, se, lugt). Signaltransduktion regulerer vigtige biologiske processer såsom gentranskription, immunreaktion, celledeling, lysopfattelse, lugtopfattelse eller muskelkontraktion.

Begyndelsen på intracellulær kommunikation udløses af ekstra- eller intracellulær stimuli. De ekstracellulære triggere inkluderer hormoner, vækstfaktorer, cytokiner, neurotrophiner og neurotransmittorer. Yderligere er miljømæssige påvirkninger såsom lys- eller lydbølger også ekstracellulære stimuli.

Intracellulært udløser calciumioner ofte signaltransduktionskaskaderne. De ekstracellulære signaler opsamles oprindeligt af receptorer placeret i cellen eller i cellemembranen. Der sondres mellem cytosoliske og membranbaserede receptorer.

Cytosoliske receptorer er placeret inden i cellen i cytoplasmaet. De repræsenterer angrebspunkter for små molekyler, der let kan passere gennem cellemembranen. Disse inkluderer steroider, retinoider, kulilte og nitrogenoxid. Efter deres aktivering sikrer steroidreceptorer dannelsen af ​​andre messengers, der er ansvarlige for transkriptionsprocesser.

De membranbundne receptorer er placeret i cellemembranen og har både ekstracellulære og intracellulære områder. Under signaloverførsel lægger signalmolekylerne på det ekstracellulære område af receptoren og sikrer ved at ændre dets konformation, at signalet ledes videre til det intracellulære område. Biokemiske processer foregår derefter der og skaber en kaskade af anden messengers.

De membranbundne receptorer er opdelt i tre grupper, ionkanalerne, de g-protein-koblede receptorer og de enzymkoblede receptorer. I tilfælde af ionkanaler er der igen ligandstyrede og spændingsstyrede ionkanaler. Disse er transmembrane proteiner, der aktiveres eller deaktiveres afhængigt af signalet og derved ændrer permeabiliteten for visse ioner.

Når den er aktiveret, får en g-protein-koblet receptor G-proteinet til at nedbrydes i to komponenter. Disse to komponenter er aktive og sikrer, at signalet ledes gennem dannelsen af ​​visse andre messengers.

Enzymkoblede receptorer er også membranbaserede receptorer, der frigiver enzymer bundet til dem, når signaler transmitteres. Der er seks klasser af enzymbundne receptorer. Afhængig af den aktiverede receptor implementeres de tilsvarende signaler. F.eks. Repræsenterer receptortyrosinkinase receptoren for hormoninsulin Effekten af ​​insulin formidles således via denne receptor.

Nogle celler er forbundet med såkaldte gap-junctions. Gapforbindelser er kanaler mellem naboceller og repræsenterer en form for intracellulær kommunikation. Når et signal når en bestemt celle, sikrer mellemrumsforbindelserne dets hurtige udbredelse i de nærliggende celler.

Sygdomme og lidelser

Forstyrrelser i intracellulær kommunikation (signaltransduktion) er mulige på mange punkter i signaloverførselsprocessen og kan have forskellige sundhedseffekter. Mange sygdomme skyldes utilstrækkelig effektivitet af visse receptorer.

Hvis immuncellerne påvirkes, forekommer immunfejl som et resultat. Autoimmune sygdomme og allergier er forårsaget af forkert behandling af intracellulære signaloverførselsprocesser. Men sygdomme som diabetes mellitus eller arteriosklerose er ofte resultatet af ineffektive receptorer. For eksempel kan der være nok insulin i diabetes. På grund af manglen på eller ineffektive insulinreceptorer er der imidlertid insulinresistens. Som et resultat produceres endnu mere insulin. Til sidst kan bugspytkirtlen blive udmattet.

Mange psykiske sygdomme kan også spores tilbage til forstyrrelser i intracellulær cellekommunikation, fordi signaltransmission i mange tilfælde ikke er tilstrækkelig garanteret på grund af utilstrækkelig effektive receptorer for neurotransmittere.

Neurotransmittere spiller også en vigtig rolle i mental sygdom. For eksempel undersøger man, hvilke lidelser i de komplekse processer med signaloverførsel kan føre til sygdomme, såsom depression, mani, bipolære lidelser eller skizofreni.

Genetiske årsager kan også føre til en forstyrrelse af den intracellulære kommunikation. Et særligt eksempel på arvelige sygdomme vedrører gapskrydserne. Som allerede nævnt er mellemrumskanalerne kanaler mellem naboceller. De dannes af transmembrane proteiner, connexin-komplekserne. Flere mutationer af disse proteinkomplekser kan føre til dybtgående høretab eller endda døvhed. Deres årsag ligger i den mangelfulde funktion af hulforbindelserne og den deraf følgende forstyrrelse i cellekommunikation.